浮遊帯溶融法による高品質Ybドープ酸化物単結晶の育成と超短パルスレーザーへの応用

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K06010
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機工業材料
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 樋口 幹雄 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (40198990)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 超短パルスレーザー / Ybレーザー / 酸化物単結晶 / 浮遊帯溶融法

研究成果の概要

超短パルスレーザーへの応用を目指して，Ybドープ酸化物単結晶を浮遊帯溶融法によって育成し，その光学特性を検討した．K2NiF4型結晶であるYb:CaYAlO4については化学量論組成とわずかに異なる一致溶融組成を見出し，その組成で育成することにより，巨視的欠陥のない良質な結晶を得ることに成功した．また，この結晶をつかって，連続波でのレーザー発振にも成功した．K2NiF4型よりも発光特性のよいメリライト型Yb:CaGdAl3O7については，分解溶融することが判明した．これを解決するために，ダブルパス溶媒移動浮遊帯溶融法を新たに開発し，初晶から目的組成の結晶を得ることに成功した．

自由記述の分野

無機材料化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では，次世代の大強度パルスレーザー用材料として期待されている，Ybを活性イオンとした酸化物単結晶の開発をおこなった．Yb:CaYAlO4については，既報があるが，本研究では，その一致溶融組成を厳密に決定し，浮遊帯溶融法によって高品質結晶を作製することに成功した．一方，Yb:CaGdAl3O7については，その優れた発光特性を初めて明らかにするとともに，新しい結晶育成の手法として，ダブルパス浮遊帯溶融法を開発した．本手法は，Yb:CaGdAl3O7だけにとどまらず，分解溶融するあらゆる化合物の単結晶育成に有効である．